बृहस्पति के हाइड्रोजन और हीलियम के वातावरण में बादल कैसे बन सकते हैं?


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यहाँ बृहस्पति के बादल की परतों का एक ग्राफिक है ( स्रोत: विकिपीडिया ):

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अमोनिया, अमोनियम हाइड्रोसल्फाइड और पानी की तीन अलग-अलग बादल परतें हैं। तापमान और दबाव की स्थिति आश्चर्यजनक रूप से पृथ्वी की तरह लगती है; 200 और 300 K के बीच का तापमान, लगभग 1 से 10 atm का दबाव, 1.3g के आसपास गुरुत्वाकर्षण।

पृथ्वी पर बादल (पानी के) बनते हैं क्योंकि वे सौर ऊर्जा के कारण उन्हें एक ठोस सतह से वाष्पित हो जाते हैं, कुछ किमी ऊपर उठते हैं, फिर पानी की बूंदों (या ठोस क्रिस्टल बर्फ) बनाने के लिए संघनन करते हैं। लेकिन बृहस्पति के पास ठोस सतह नहीं है, या पृथ्वी के रूप में लगभग सौर ऊर्जा नहीं है।

क्लाउड बनाने वाले यौगिकों के तीनों को उनकी क्लाउड परत की स्थितियों में तरल होना चाहिए। उन तरल पदार्थों के घनत्व (0.7 और 1.2 ग्राम / सेमी ) और हाइड्रोजन और हीलियम वातावरण के थोक के घनत्व को देखते हुए, बृहस्पति के इंटीरियर में वर्षा के रूप में बादल कैसे नहीं गिरते हैं और कभी फिर से नहीं निकलते हैं?3


टाइटन पर भी बादल बनते हैं, कम धूप के साथ।
Gerrit

@gerrit वहाँ वे ज्यादातर डायटोमिक नाइट्रोजन के एक परमाणु में गठन कर रहे हैं, और कुछ किमी नीचे एक सतह को वाष्पित कर सकते हैं। मैं जानना चाहता हूं कि बहुत कम घनत्व वाले हाइड्रोजन और हीलियम के वातावरण में बादल कैसे तैर सकते हैं जहां अगर वे बारिश के रूप में गिरते हैं तो वे हमेशा के लिए रसातल में गायब हो जाते हैं।
किंग्डियन

वर्षा फिर से क्यों नहीं होगी? जैसा कि आप और नीचे जाते हैं, दबाव बढ़ता है, और इसलिए तापमान बढ़ता है। मुझे यकीन है कि इन सभी यौगिकों के ट्रिपल बिंदु की जांच करनी होगी, लेकिन मैं कुछ बिंदु पर अनुमान लगा रहा हूं कि गर्मी उन्हें गैसीय रूप में वापस लाती है, संवहन धाराओं को चलाती है जो बदले में उन्हें वापस ले जाती है, जिससे फिर से बादल बनते हैं।
चार्ली किलियन

@CharlieKilian क्योंकि ये सभी यौगिक हाइड्रोजन और हीलियम से अधिक सघन हैं, मैं उनसे हाइड्रोजन-हीलियम के वायुमंडल में संवहन द्वारा ऊपर की ओर संचालित होने की उम्मीद नहीं करूंगा।
किंग्डियन

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मुझे डर है कि मैं सटीक बारीकियों को नहीं जानता, लेकिन मैं आपको एक तरीका दिखा सकता हूं कि आपकी धारणा गलत है। मुझे संदेह है कि घनत्व यहां भ्रामक है। तापमान और दबाव के साथ घनत्व भिन्न होता है। एसटीपी (मानक तापमान और दबाव, 273.15 के और 01.325 केपीए के रूप में परिभाषित) एन 2 (नाइट्रोजन गैस) का घनत्व 1.251 ग्राम / एल है। लेकिन गैसीय एच 2 ओ (यानी, जल वाष्प) एसटीपी में 1.27 ग्राम / एल है। जाहिर है, पानी हमारे ज्यादातर नाइट्रोजन वायुमंडल में बादलों को वाष्पित कर सकता है और बना सकता है।
चार्ली किलियन

जवाबों:


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पहला, यह एक बड़ा सवाल है। अधिकतर इसका उत्तर सीधा है, इसलिए मैं इसका उत्तर दे सकता हूं, लेकिन यह अभी भी एक महान प्रश्न है।

और मैं आपके द्वारा पोस्ट की गई समान, लेकिन थोड़ी अधिक विस्तृत तस्वीर जोड़ूंगा।

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स्रोत

आप सही हैं कि पृथ्वी की सतह के बीच एक स्पष्ट अंतर है जहां तरल पानी मौजूद हो सकता है, वाष्पित हो सकता है, बादल बना सकता है, बारिश कर सकता है और दोहरा सकता है। सिद्धांत रूप में पृथ्वी का जल चक्र, अनिश्चित काल तक पृथ्वी के वायुमंडल में जा सकता है और सौर इनपुट बनाए रखा जाता है (और खोए हुए हाइड्रोजन को बदल दिया जाता है), लेकिन यह एक परिपत्र प्रणाली है जिसे केवल सौर इनपुट की आवश्यकता होती है।

बृहस्पति अलग है क्योंकि समय के साथ, बृहस्पति में भारी गैसें संभवतः केंद्र की ओर गहराई से डूबेंगी और बृहस्पति के बादल बनाने वाली गैसों को पर्याप्त समय दिया जाना चाहिए। बृहस्पति की कुछ "बारिश" शायद गैसों के अपने घूमने वाले मिश्रण में बहुत गहरी पड़ती है, और बृहस्पति के बादल चक्र को स्थायी रूप से छोड़ देती है, भूमिगत रूप से पानी रिसने और पृथ्वी के पानी-बादल चक्र को छोड़ने के समान। इसलिए, 100 बिलियन या एक खरब वर्षों में, बृहस्पति अपने ऊपरी वायुमंडल में अपने बादलों और बादलों को बनाने वाली गैसों को खो सकता है, जिन कारणों से आपको संदेह है।

यह अभी तक नहीं हुआ कारण बस मिश्रण है। जबकि गैस का घनत्व बढ़ते घनत्व की परतों की ओर जाता है, बृहस्पति के अंदर की आंतरिक गर्मी भी बाहर करना चाहती है, इसलिए ग्रह के माध्यम से सभी तरह से भारी संवहन चल रहा है। इससे बृहस्पति के ऊपरी वायुमंडल में कुछ भारी गैसें बनी रहती हैं। बृहस्पति की बहुत अधिक अशांति अपने ऊपरी वातावरण में सिर्फ हाइड्रोजन और हीलियम है।

इसलिए, एक बार जब हम अवलोकन के साथ शुरू करते हैं कि बृहस्पति का ऊपरी वायुमंडल (लगभग) 90% हाइड्रोजन, 9% हीलियम, 1% अन्य गैसें हैं और मिश्रण 1% अन्य को बनाए रखता है, उसके बाद यह सिर्फ क्लाउड भौतिकी है

बादल वाष्प के प्यूरी संग्रह की तरह दिखते हैं (बर्फ या पानी की छोटी बूंदें, क्योंकि वाष्प वास्तव में पारदर्शी है)। वे आकृतियों के साथ वस्तुओं की तरह दिखते हैं, लेकिन यह पूरी तरह से सही नहीं है। यदि आप एक बादल (उदाहरण के लिए एक विमान में उड़ान) के करीब हैं, तो स्पष्ट किनारे गायब हो जाते हैं। एक क्लाउड इतनी अधिक वस्तु नहीं है, यह एक दृश्यमान परिवर्तन है।

पृथ्वी पर वायुमंडल लगभग 78% नाइट्रोजन, 21% ऑक्सीजन, 0.9% आर्गन और (आमतौर पर सूचीबद्ध नहीं है क्योंकि यह इतना परिवर्तनशील है), औसतन लगभग 0.4% जल वाष्प, उच्च तापमान और उच्च आर्द्रता के साथ 1% और 0 के करीब। ठंडे तापमान या शुष्क-रेगिस्तान में%। जब आप गर्म सतह वाली हवा लेते हैं जो 0.6-0.8% जल वाष्प होती है, और वह हवा बढ़ जाती है (जैसा कि गर्म हवा करती है), यह चरण परिवर्तन है जो बादलों का निर्माण करता है। गर्म होने वाली हवा में बादल ठंडा होने के साथ बनता है। कुछ इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण है, लेकिन ज्यादातर यह शीतलन से गुजरने वाली समान हवा का एक ब्लॉक है और बादल ऐसा दिखता है जैसे इसमें ठोस किनारे हैं, लेकिन यह नहीं है।

बृहस्पति पर एक ही सटीक चीज होती है, विभिन्न गैसों का तापमान अलग-अलग तापमानों / दबावों पर होता है, लेकिन प्रक्रिया समान होती है। और, जैसे पृथ्वी पर, एक बार बूंदों या "बर्फ" के रूप में, वे सघन होते हैं और वे गिरने लगते हैं, लेकिन गिरने वाली बूंदें बहुत छोटी होती हैं, इसलिए वे बहुत धीरे-धीरे गिरती हैं और अधिकांश भाग के लिए, वे बढ़ते वातावरण से गिरती हैं। इसके अलावा, जैसा कि वे एक चरण परिवर्तन हैं, नए बादल का गठन किया जा रहा है और पुराने बादल को हर समय गैस की तरह संवारा जा रहा है या वापस लौटा जा रहा है। बादलों में अर्ध-स्थायित्व का आभास होता है, लेकिन बादल गतिशील होते हैं।

अगर मेरा स्पष्टीकरण आपके लिए काम नहीं करता है, तो यहां बादलों पर एक स्पष्टीकरण है और वे वास्तव में एक साथ बंधे नहीं हैं, भले ही वे इस तरह से दिखते हों।

लेकिन इसका सार यह है कि, मिश्रण बृहस्पति के ऊपरी वायुमंडल को शुद्ध हाइड्रोजन और हीलियम (या शुद्ध हाइड्रोजन) से बनाए रखता है, और उसके बाद, बादल का गठन पृथ्वी पर बहुत अधिक होता है, बस एक सतह के बिना। कुछ भारी गैसें संभवतः चक्र से लुप्त हो जाती हैं, लेकिन नुकसान इतना धीमा होता है कि बृहस्पति में अभी भी कुछ भारी बादल हैं जो इसके ऊपरी वायुमंडल में गैसों का निर्माण करते हैं और शायद आने वाले अरबों वर्षों तक रहेंगे।

एच / वह और अन्य गैसों के बीच अधिक घनत्व भिन्नता की संभावना है कि बादल कैसे व्यवहार करते हैं, घनत्व भिन्नता अधिक है, लेकिन बृहस्पति पर हवा की गति भी अधिक है। सब वास्तव में जरूरत है कि मिश्रण है। उसके बाद, गैसों के साथ जो तापमान / दबाव भिन्नताओं के तहत तरल या बर्फ बन सकते हैं, चरण परिवर्तन बादलों का निर्माण करते हैं।

यह भी संभव है कि बृहस्पति के बादल समय-समय पर गैसों का निर्माण करते हैं, जिन्हें क्षुद्रग्रह और धूमकेतु के प्रभावों द्वारा फिर से भर दिया जाता है। शोमेकर-लेवी 9 का व्यास लगभग 5 किमी था और इसका उचित प्रतिशत शायद अमोनिया और पानी की बर्फ था। यह बृहस्पति के ऊपरी वायुमंडल में बहुत अधिक बादल बनाने वाली गैस है। बृहस्पति की बेहोश रिंग प्रणाली, जो कि लाखों साल पहले बहुत बड़ी हो सकती थी, लेकिन जब से बृहस्पति पर बारिश हुई, और Io से विस्फोट भी हो सकता है, जो बृहस्पति के ऊपरी वातावरण को पानी और अमोनिया जैसे तत्वों से भरपूर बादल बनाने में समृद्ध भूमिका निभाते हैं।


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Re Jupiter अलग है क्योंकि समय के साथ, बृहस्पति में भारी गैसें संभवतः केंद्र की ओर गहराई से डूबेंगी और बृहस्पति के बादल बनाने वाली गैसों को पर्याप्त समय दिया जाना चाहिए। प्रशस्ति पत्र की जरूरत। यह नहीं है कि ग्रहों का वायुमंडल कैसे काम करता है। शब्द "ट्रोपोस्फीयर" का मतलब किसी वातावरण के मिश्रित भाग से है। Ddifferentiation एक ग्रह के ऊपरी वायुमंडल में होता है, लेकिन इसके क्षोभमंडल में नहीं।
डेविड हैमेन

@David Hammen मेरा बुरा। मैं उसे बदल दूंगा। मैं लेख पर पढ़ता हूं कि भारी गैसों का अनुपात बढ़ता है क्योंकि आप बृहस्पति में गहराई तक जाते हैं, इसलिए मैं इसे खोजने की कोशिश करूंगा। एक ठोस सतह वास्तव में एक अलग गतिशील है, लेकिन आपके द्वारा इंगित ट्रोपोस्फीयर सटीक है। मैं इसे बेहतर तरीके से कहने और एक स्रोत जोड़ने की कोशिश करूँगा।
userLTK

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बृहस्पति के इंटीरियर में बादलों के रूप में बादल कैसे नहीं गिरते हैं और कभी नहीं निकलते हैं?

किसी ग्रह के क्षोभमंडल में गैसें रासायनिक रूप से भिन्न नहीं होती हैं; हीटिंग और ग्रह रोटेशन द्वारा संचालित अशांति वातावरण को अच्छी तरह से मिश्रित रखती है। इसे हम अपने माहौल में देख सकते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड और आर्गन नाइट्रोजन और ऑक्सीजन की तुलना में काफी अधिक घने होते हैं जो वायुमंडल के थोक का निर्माण करते हैं। फिर भी हमारे पास वायुमंडल के तल पर कार्बन डाइऑक्साइड की एक परत नहीं है। टर्बोपॉज़ के निशान जहाँ अशांति से मिश्रित होने के कारण अशांत मिश्रण द्वारा हावी होने से एक वातावरण को बदलता है। परमाणु द्रव्यमान द्वारा रासायनिक विभेदन टर्बोपॉज़ से ऊपर होता है, लेकिन वहां भी, यह धीरे-धीरे होता है।

लेकिन बारिश का क्या? उत्तर सरल है: यह वाष्पित होता है। यह पृथ्वी पर होता है, विशेष रूप से शुष्क क्षेत्रों में। बादल बनते हैं, और बारिश उन बादलों से होती है, लेकिन जमीन पर पहुंचने से पहले बारिश कभी-कभी वाष्पित हो जाती है। इसे वर्जिन कहते हैं।

बढ़ती गहराई के बारे में 1.85 K प्रति किलोमीटर की दर से, ताप के कारण बृहस्पति के अंदर तापमान बढ़ता है। इसका मतलब है कि तापमान 1 बार दबाव स्तर से लगभग 240 किलोमीटर नीचे पानी के महत्वपूर्ण तापमान (647 K) तक पहुंच जाता है। यहां तक ​​कि अगर बारिश का पानी वाष्पीकरण (जो संदिग्ध है) से पहले बारिश के रूप में गिर सकता है, तो यह तरल होना बंद हो जाएगा।

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